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陶粒回轉窯工藝介紹陶�；剞D窯工藝介紹目錄 1 陶粒簡介 (2) 2 分類 (2) 2.1 按原料分類 (2) 2.2 按強度分類 (4) 2.3 按密度分類 (4) 2.4 按形狀分類 (4) 2.5 按性能分類 (5) 3 陶粒性能 (5) 3.1 保溫、隔熱 (5) 3.2 耐火性優(yōu)異 (5) 3.3 抗震性好 (5) 3.4 吸水率低，抗凍性能和耐久性能好 (5) 3.5 抗?jié)B性優(yōu)異 (6) 3.6 抗堿 (6) 3.7 適應性強 (6) 4 燒脹陶粒生產技術 (7) 4.2 燒脹陶粒的主要性能特點 (7) 4.3 膨脹氣體產生的基本原理 (7) 4.4 膨脹原理 (8) 4.5 膨脹模式理論對生產陶粒的指導意義 (8) 4.6 氣孔率對陶粒性能的影響 (8) 4.7 氣孔的尺寸、形狀、均勻性對陶粒性能的影響 (9) 4.8 燒脹陶粒的孔間壁對陶粒性能的影響 (9) 5 燒脹陶粒的技術要求 (9) 5.1 化學成分和礦物質成分對陶粒燒脹性能的影響 (9) 5.2 粉煤灰制燒脹陶粒的技術要求 (10) 5.3 尾礦制陶粒技術要求 (10) 6頁巖陶粒生產工藝簡述 (11) 6.1 生料的制備 (11) 6.2 烘干及預熱 (11) 6.3 焙燒 (11) 6.4 冷卻 (11) 陶粒生產技術簡述1 陶粒簡介 陶粒是一種在回轉窯中經(jīng)發(fā)泡生產的輕骨料。它具有球狀的外形，表面光滑而堅硬，內部呈蜂窩狀，有密度小、熱導率低、強度高的特點。 陶粒具有優(yōu)異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優(yōu)異等。特別由于陶粒密度小，內部多孔，形態(tài)、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點。利用陶粒這些優(yōu)異的性能，可以將它廣泛應用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應用領域越來越廣，還在繼續(xù)擴大。在耐火材料行業(yè)中，陶粒主要用于作隔熱耐火材料的骨料�；炷列袠I(yè)中，陶粒一般用來取代混凝土中的碎石和卵石。
陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m3，一般為300～900kg/m3。以陶粒為骨料制作的混凝土密度為1100～1800kg/m3，相應的混凝土抗壓強度為30.5～40.0Mpa。 陶粒的最大特點是外表堅硬，而內部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質輕的特性。200號粉煤灰陶�；炷恋拿芏葹�1600kg/m3左右。目前我國陶粒 砂主要用于石油支撐劑，也是目前需求量最大的陶粒砂品種之一，也叫石油壓裂支撐劑陶粒砂。 在陶粒發(fā)明和生產之初，它主要用于建材領域，由于技術的不斷發(fā)展和人們對陶粒性能的認識更加深入，陶粒的應用早已超過建材這一傳統(tǒng)范圍，不斷擴大它的應用新領域。現(xiàn)在陶粒在建材方面的應用，已經(jīng)由100%下降到80%，在其他方面的應用，已占20%。隨著陶粒新品質、新用途的不斷開發(fā)，它在其他方面的比例將會逐漸增大。 陶粒的粒徑一般為5~20㎜，最大的粒徑為25㎜。陶粒的細小顆粒部分稱為陶砂。在陶粒中有許多小于5㎜的細顆粒，在生產中用篩分機將這部分細小顆粒篩分出來，習慣上稱之為陶砂。陶砂的密度略高，化學和熱穩(wěn)定性好。陶砂主要用于代替天然河砂或山砂配制輕集料混凝土、輕質砂漿，也可作耐酸、耐熱混凝土細集料。主要品種有黏土陶砂頁巖陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是為降低建筑物自重。陶砂也可用于無土栽培和工業(yè)過濾。 2 分類 2.1 按原料分類
（1）鋁釩土陶粒砂（石油支撐劑陶粒砂） 其主要是以優(yōu)質鋁釩土、煤等多種原材料，經(jīng)過破碎，細碎，粉磨、制粒和高溫燒結等多道工藝制作而成，具有耐高溫、高壓、強度高、導流能力強、及耐腐蝕等特點，主要用于油田井下支撐，以增加石油天然氣的產量，屬環(huán)保產品。是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強度支撐劑的替代品，對增產石油天然氣有良好效果。
（2）黏土陶粒 以黏土、亞黏土等為主要原料，經(jīng)加工制粒，燒脹而成的，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，稱為黏土陶粒。 （3）頁巖陶粒 又稱膨脹頁巖。以黏土質頁巖、板巖等經(jīng)破碎、篩分，或粉磨后成球，燒脹而成的粒徑在5㎜以上的輕粗集料為頁巖陶粒。頁巖陶粒按工藝方法分為：經(jīng)破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁巖陶粒；經(jīng)粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁巖陶粒。 黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁巖陶粒適用于保溫用的、結構保溫用的輕集料混凝土，也可用于結構用的輕集料混凝土。目前頁巖陶粒的主要用途是生產輕集料混凝土小型空心砌塊和輕質隔墻板。 （4）垃圾陶粒 隨著城市不斷發(fā)展壯大，城市的垃圾越來越多，處理城市垃圾，成為一個日益突出的問題。 垃圾陶粒是將城市生活垃圾處理后，經(jīng)造粒、焙燒生產出燒結陶粒�；驅⒗鵁尤胨嘣炝�，自然養(yǎng)護，生產出免燒垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質輕高強等特點。垃圾陶粒除了可制成墻板、砌塊、磚等新型墻體材料外，還可用作保溫隔熱、樓板、輕質混凝土、水處理凈化等用途，具有廣闊的市場。 （5）煤矸石陶粒 煤矸石是采煤過程中排出的含碳量較少的黑色廢石，是我國排放量最大的固體廢棄物，其排放與堆積不僅占用大量耕地，同時對地表、大氣造成了很大污染。煤矸石的化學成分與黏土比較相似，煤矸石含有較高的碳及硫，燒失量較大。只有在一定溫度范圍內才能產生足夠數(shù)量黏度適宜的熔融物質，具有膨脹性能。根據(jù)它的特點，我國已研制出煤矸石陶粒。 煤矸石陶粒是將符合燒脹要求的煤矸石經(jīng)破碎、預熱、燒脹、冷卻、分級、包裝而生產出來的。得到的陶粒產品質量完全符合國家標準，部分技術指標超過國家標準，達到了國外同類產品質量，該產品具有創(chuàng)新性、先進行、屬環(huán)保類產品。 （6）生物污泥陶粒 污水處理廠處理完污水后所產生的、并含有大量的生物污泥，生物污泥有的制成農用肥，有的直接用于綠化，也有的排放到海里或者焚燒，這樣會造成二次生態(tài)環(huán)境污染。目前，以生物污泥為主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、燒結成的陶粒，稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來燒制陶粒既節(jié)省黏土，又保護農田，也起到了一定的環(huán)保作用。 （7）河底泥陶粒 大量的江河湖水經(jīng)過多年的沉積形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土，經(jīng)挖泥、自然干燥、生料成球、預熱、焙燒、冷卻制成的陶粒稱為河底泥陶粒。利 用河底泥制造陶粒，不但會減少建材制造業(yè)與農業(yè)用地爭土，而且還為河底泥找到了合理出路，解決了河底泥的二次污染問題，達到了廢棄物資源化的目的。 （8）粉煤灰陶粒 以固體廢棄物為主要原料，加入一定量的膠結料和水，經(jīng)加工成球，燒結燒脹或自然養(yǎng)護而成，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，簡稱粉煤灰陶粒。 2.2 按強度分類 陶粒按強度分為高強陶粒和普通陶粒。 （1）高強陶粒 根據(jù)（輕集料及其試驗方法）GB/T 17431.1—1998新標準，高強陶粒是指強度標號不小于25MPa的結構用輕粗集料。其技術要求除密度等級、筒壓強度、強度標號、吸水率有特定指標外，其他指標(顆粒級配、軟化系數(shù)、粒型系數(shù)、有害物質含量等)與超輕、普通陶粒相同。生產高強陶粒時產量較低，耗能較大，附加值高，銷售價格比超輕陶粒、普通陶粒高50%左右。用高強陶粒配制高標號及預應力輕骨料混凝土必須均質。 （2）普通陶粒 根據(jù)《輕集料及其試驗方法》GB/T 17431.1—1998新標準，普通陶粒是指強度標號小于25MPa的結構用輕粗集料。普通陶粒應用較廣，市場潛力大。 2.3 按密度分類 陶粒按密度分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒、特輕密度陶粒三類。 （1）一般密度陶粒 一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒。它的強度一般相對較高，多用于結構保溫混凝土或高強混凝土。 （2）超輕密度陶粒 超輕密度陶粒一般是指300～500kg/m3的陶粒。這種陶粒一般用于保溫隔熱混凝土及其制品。 （3）特輕密度陶粒 特輕密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒。它的保溫隔熱性能非常優(yōu)異，但強度較差。一般用于生產特輕保溫隔熱混凝土及其制品。 2.4 按形狀分類 陶粒按形狀分為碎石型陶粒、圓球形陶粒和圓柱形陶粒。 （1）碎石形陶粒 碎石型陶粒一般用天然礦石生產，先將石塊粉碎、焙燒，然后進行篩粉；也可用天然及人工輕質原料如浮石、火山渣、煤渣、自然或煅燒煤矸石等，直接破碎篩分而得。 （2）圓球形陶粒 圓球形陶粒是采用圓盤造粒機生產。先將原料磨粉，然后加水造粒，制成圓球再進行焙燒或養(yǎng)護而成。目前我國的陶粒大部分是這種品種。 （3）圓柱形陶粒 圓柱型陶粒一般采用塑性擠出成型。先制成泥條，再切割成圓柱形狀。這種陶粒適合于塑性較高的等黏土原料，產量相對較低。圓柱料坯若采用回磚窯焙燒，圓柱體在窯內滾動成橢圓形。 2.5 按性能分類 （1）高性能陶粒 高性能陶粒是指強度較高、吸水率較低、密度較小的焙燒或免燒陶粒。輕集料的資源豐富，品種繁多。它有天然輕集料、固體廢棄物輕集料和人造輕集料之分。根據(jù)它們的生成條件及性能看來，可以用來配制高性能混凝土的只有經(jīng)特殊加工的高性能陶粒。國外一般稱它為高性能輕集料，在我國也可稱它為高強陶粒。 高性能陶粒是采用合適的原材料，經(jīng)特殊加工工藝，所制造出的不同密度等級、高強度、低孔隙率、低吸水率的人造輕集料。這種輕集料的某些性能與普通密實集料相似，與普通輕集料相比性能更為優(yōu)越。 （2）普通性能陶粒 普通性能陶粒是相對于高性能陶粒而言。即它的強度比高性能陶粒略低。孔隙率略高、吸水率也高。但它的綜合性能仍優(yōu)于普通集料。 3 陶粒性能 保溫、隔熱 華文陶粒提供的陶粒由于內部多孔，故具有良好的保溫隔熱性，用它配制的混凝土熱導率一般為0.3～0.8W/（m·k），比普通混凝土低1～2倍。所以，陶粒建筑都有良好的熱環(huán)境。 3.2 耐火性優(yōu)異 普通粉煤灰陶粒混凝土或粉煤灰陶粒砌塊集保溫、抗震、抗凍、耐火等性能于一體，特別是耐火性是普通混凝土的4倍多。對相同的耐火周期，陶�；炷恋陌宀暮穸缺绕胀ɑ炷帘�20%。此外，粉煤灰陶粒還可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下，陶�；炷聊芫S持常溫下強度的85%。而普通混凝土只能維持常溫下強度的35%～75%。 3.3 抗震性好 陶�；炷劣捎谫|量輕，彈性模量低，抗變形性能好，故具有較好的抗震性能。在1976年唐山大地震中，天津建造的4棟陶�；炷链蟀褰ㄖ就旰茫⒛苷粘Ｊ褂�。而其周圍相當數(shù)量的磚混建筑都不同程度地受到震害。這雖然與建筑結構體系有關，但是陶�；炷辆哂袃�(yōu)良的抗震性能也是一個重要原因。1976年意大利費留利地區(qū)發(fā)生9級的強烈地震，統(tǒng)計資料表明，磚混建筑物損壞率達40%～60%，框架結構黏土空心磚建筑損壞率為33%，而陶�；炷两ㄖ䲟p壞率只有5%。陶粒的抗震性能由此可見。 3.4 吸水率低，抗凍性能和耐久性能好 陶�；炷聊退�、堿腐蝕和抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。250號粉煤灰陶�；炷�，15次凍融循環(huán)的強度損失不大于2%。1976年有關部門對全國自1985年以來所建的陶�；炷凉こ踢M行了實測，結果表明，無論是預制的還是現(xiàn)澆的， 室內的與室外的，所含鋼筋均未銹蝕，測的碳化深度一般不大于30㎜，后期強度還可以繼續(xù)增長。由此可見，陶粒混凝土是一種優(yōu)良的建筑材料，應大力推廣使用。 3.5 抗?jié)B性優(yōu)異 據(jù)多次測試，陶粒混凝土的抗?jié)B性能優(yōu)于普通混凝土。以20MPa陶粒混凝土與普通混凝土為例，經(jīng)多次測試進行比較，普通混凝土的抗?jié)B指數(shù)為B6，而陶粒混凝土則可達到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶粒混凝土建造的防空通道（深3m，地下水位0.9 m），至1980年檢查時沒有發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。寧波建造的兩條20MPa陶�；炷炼诖ㄝd重量80t），水上作業(yè)13年，從未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此陶�；炷潦侵谱魉畨�，地下工程的優(yōu)良建筑材料之一。 3.6 抗堿 陶�；炷敛坏透g（酸、堿）性能優(yōu)于普通混凝土。而且具有優(yōu)異的抗堿集料反應能力。 混凝土的主要成分是水泥和集料。集料包括碎石和砂子，如果石子和砂子這些集料是白云石、石灰石或其他含有SiO2的巖石，如蛋白石、火山巖等，水泥中的堿就會和這些集料發(fā)生堿集料反應，引起巖石礦物解體或造成膨脹使混凝土開裂而崩潰，造成建筑破壞。這就是堿集料反應。每年國內國外都有大量的建筑物因混凝土的堿集料反應而損毀。美國20世紀80年代，統(tǒng)計全國50萬座公路橋梁，其中有20萬座因堿集料反應造成不同程度的毀壞。全世界每年因堿集料反應造成的損失可以達上千億美元。 由于陶粒不含有這些火性巖石成分，堿含量也非常低，所以它在使用過程中不會與水泥發(fā)生堿集料反應。至今為止，國內外的陶粒混凝土建筑，還沒有發(fā)現(xiàn)一起堿集料反應的事例。事實已經(jīng)表明，陶粒具有優(yōu)異的抗堿集料反應能力，可在一定程度上增加安全性，延長建筑物的使用壽命。 3.7 適應性強 經(jīng)國內外幾十年生產實踐證明，根據(jù)各地資源條件不同，可分別采用黏土、頁巖、粉煤灰或其他固體廢棄物生產陶粒。根據(jù)用途不同和市場需要，可以生產不同堆積密度和粒度的陶粒產品（超輕陶粒、結構保溫用陶粒、結構用陶粒），也可生產有特殊用途的陶粒，如耐高溫陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。 在使用陶粒時，可按實際需要采用不同類型的陶粒配制不同密度和強度等級的無砂大孔、全輕、超輕鋼筋或預應力混凝土�？梢灶A制成各種類型的墻體制品和建筑構件，也可用于填充，現(xiàn)澆，滑模等施工作業(yè)。對于各種建筑體系，如框架填充或自承重砌塊建筑、一模三板、全裝配大板、內澆外掛、全線澆滑模建筑等都能適用。任何建筑物中的墻體（砌塊、外墻板、內隔墻條板），樓板、屋面板、梁柱和部分基礎等，都可用陶�；炷羴碇谱�，這是其它任何一種新型墻體無法比擬的。 4 燒脹陶粒生產技術 4.1 燒結陶粒的主要技術特征 4.1.1 燒結陶粒與燒脹陶粒的區(qū)別 燒結陶粒在焙燒過程中不發(fā)生較大的體積膨脹，內部只有少量氣孔，而且有許多是聯(lián)通或開放性的。而燒脹陶粒會發(fā)生較大的體積膨脹，內部有大量的氣孔，這些氣孔多是密閉的，互補連通的，開放性氣孔較少。 4.1.1結構特征 燒結陶粒的結構特征主要是堅實致密，內部有一些燒結中產生的少量氣體和水分蒸發(fā)所造成的氣孔，但數(shù)量很少，主體結構仍是致密的。其主要成分是燒結中形成的晶體和玻璃體，呈棕紅色或棕色。 4.1.2物理性能 a強度 燒結陶粒的強度較高，和燒脹陶粒相比，要高的多。他的筒壓強度達到3.0-7.0MPa，而燒脹陶粒的筒壓強度一般低于 2.0MPa。高強燒結陶粒的強度標號可達25-40MPa。 b吸水率 燒結陶粒的吸水率，普通型產品略高于燒脹陶粒，高強陶粒與燒脹陶粒相當。燒結陶粒的吸水率普遍低于免燒陶粒。 c抗碳化性 燒結陶粒的抗碳化性能一半優(yōu)于免燒型，而與燒脹型相當，不存在碳化問題。燒結陶粒在空氣中二氧化碳作用下，強度不會降低，具有優(yōu)異的抗碳化性能。 d堆積密度 燒結陶粒的堆積密度較大，一般大于600kg/m3，大多數(shù)為700-850kg/m3，也有些燒結陶粒的堆積密度在900kg/m3以上。 4.2 燒脹陶粒的主要性能特點 由于是密閉微孔結構，氣孔率非常高，一般要占陶�？傮w積的48%-70%，所以它除具有陶粒的共同特征外，又具有了這種孔結構所賦予的都有特征。 ①具有更加優(yōu)異的保溫性能，熱導率一般只有0.08-0.15w（m·k） ②更低的堆積密度，堆積密度大多為300-500kg/m3 ③優(yōu)異的吸聲隔聲性能 4.3 膨脹氣體產生的基本原理 膨脹的物質基礎是氣體，這些氣體是由一些原料成分在高溫下發(fā)生反應而產生的，而非外加的。目前我國生產膨脹陶粒主要是利用如下四大類可以產生氣體的成分：碳酸鹽類、硫化物類、氧化鐵類、碳類。最常用的碳酸鹽為碳酸鈣和碳 酸鎂，最常用的硫化物為硫化鐵、硫等，最常用的氧化鐵為Fe2O3。 主要化學反應： 1）碳酸鈣的分解反應 →CaO+CO2↑（850-900℃） →MgO+CO2↑(400-500℃) 2）氧化鐵的分解與還原反應 O3+C→4FeO+ CO2↑ O3+3C→4Fe+ 3CO2↑ O3+C→2FeO+ CO↑ O3+C→2Fe+ 3CO↑ 3）硫化物的分解與氧化反應 O3===FeS+S↑ ===SO2 +11O2===2Fe2O3+8SO2↑ 4）碳的化合反應 →CO2↑ →2CO↑(缺氧條件下)
在氧化氣氛下，CO從600℃左右開始產生，當溫度超過1000℃時，CO溢出量增多，由于CO是氧化鐵與碳之間反應的產物，它的出現(xiàn)不僅消耗未燃盡的煤，而且消耗氧化鐵，所以經(jīng)600℃以上溫度長時間預熱，膨脹會受到影響，另外在膨脹溫度范圍內，逸出的氣體主要是CO，說明CO是主要膨脹氣體。 4.4 膨脹原理 陶粒的膨脹實際就是發(fā)泡，發(fā)泡物質在高溫下釋放氣體，產生氣體壓力才能使陶粒坯體膨脹，但沒有氣體他就無法得以保存，所以還必須有能束縛住氣體的溶體，通過加熱產生的熔體包圍并防止氣體外溢，膨脹才能成功。 早期的動態(tài)平衡膨脹過程有利于坯體的膨脹使陶粒實現(xiàn)輕質化，，少量多余的溢出減壓，為后期陶粒坯體的膨脹收縮創(chuàng)造了良好的條件。后期的靜態(tài)平衡膨脹過程可通過早期的氣體釋放減壓和后期的降溫增加來實現(xiàn)，致使陶粒表層開孔氣孔減少或損失，同時內部氣孔細化、封閉。 4.5 膨脹模式理論對生產陶粒的指導意義 ①發(fā)氣量是陶粒膨脹的最基本因素； 對它的正確把握至關重要。膨脹模式理論可使我們在配方設計或工藝控制時，能夠更為準確地把握陶粒坯體的發(fā)氣量，是之既不會完全被液相始終抑制，達到要求的膨脹力，又能有一定的釋放量，形成減壓收縮，并且不造成大量氣體的逸出，使液相對其的抑制難以進行。這對于原料中發(fā)氣成分的控制尤為重要。 ②正確把握液相量及液相粘度； 如果液相量不足，他就無法包裹坯體產生的大量氣體，如果液相量過大，就會使他的抑制作用過強，而使氣體的膨脹力被過分地抑制。液相的粘度也對氣體的膨脹有極大的影響，粘度越大，對氣體的控制力就越強。 ③正確地把握不同膨脹端的技術特點。 4.6 氣孔率對陶粒性能的影響 大孔的直徑大于1mm，小孔直徑小于1mm，微孔直徑小于0.5mm a：陶粒密度 陶粒的氣孔率越大，他的堆積密度就越低，輕質性能就越優(yōu)異。當他的表觀密度為500kg/m3左右時，其氣孔率均在48%左右。 b:陶粒強度 陶粒的強度隨著氣孔率的提高而降低。氣孔率為10%時，其強度會比無氣孔時降低40%左右，氣孔率在10%以下時，強度下降不太明顯，當氣孔率超過10%時，強度下降就十分明顯。 c:陶粒吸水率 陶粒的吸水率隨氣孔率的提高而提高。氣孔率越高，吸水率就越高，但這是一般情況。在氣孔細化、封閉、開口孔的連通孔均少或沒有的情況下，高氣孔率的陶粒也具有很低的吸水率。 4.7 氣孔的尺寸、形狀、均勻性對陶粒性能的影響 氣孔的尺寸越大，在密度相等時，陶粒的強度就越差，保持陶粒的總孔隙率不變，氣孔尺寸越小，強度就越高。減小氣孔的尺寸，可以提高陶粒的強度。氣孔的形狀對強度和吸水率均具有重大的影響。閉口形狀的圓孔，會使陶粒強度高，而且吸水率低。開口形狀的氣孔、連通形狀的氣孔都會使強度下降。 4.8 燒脹陶粒的孔間壁對陶粒性能的影響 4.8.1 陶粒強度 孔間壁是陶粒內部結構的骨架，是承受壓應力的主體�？组g壁的厚度越大，孔間壁占陶粒體積的比例越大，孔間壁上的孔隙越小，陶粒的強度就越高�？组g壁的物相成分對陶粒的強度影響也非常大�？组g壁若以玻璃相為主，陶粒的強度就差，若以結晶體針狀莫來石晶體網(wǎng)絡為主，陶粒的強度就越好。因為針狀莫來石晶體呈網(wǎng)絡狀分布與玻璃相中，形成堅固的骨架結構，對玻璃相起到了支撐和加固作用，可提高陶粒的強度并提高其斷裂強度。 4.8.2 陶粒吸水率 要燒制出優(yōu)質的膨脹陶粒，就要滿足 （1）在保證不降低陶粒強度的情況下，盡量提高陶粒的氣孔率，以降低陶粒的堆積密度，使其輕質的特性更加突出。 （2）在保證不降低陶粒的孔隙率的情況下，通過優(yōu)化孔結構來實現(xiàn)高孔隙率下的理想強度和低吸水率。這些優(yōu)化孔結構的手段包括細化氣孔，使氣孔以封閉圓球孔為主，盡量減少或不形成連通孔和開口孔。 （3）優(yōu)化陶�？捉Y構的孔間壁，使之減少或不生成可以使氣孔相連或開口的孔隙。并使組成孔間壁的物相以針狀莫來石晶體為主。不能以莫來石為主的，也要盡量提高莫來石的數(shù)量，以使孔間壁形成堅固的骨架網(wǎng)絡。 5 燒脹陶粒的技術要求 5.1 化學成分和礦物質成分對陶粒燒脹性能的影響 氣體的釋放主要是CO2、CO、SO 2 在粘性狀態(tài)的粘土內部形成了類似球形的孔 洞，因而具有蜂窩狀結構。其原因主要有二：一方面是材料的粘度和材料在熔融過程中所發(fā)生的表面張力；另一方面是從這種材料的內部釋放出一些氣體，而產生膨脹的必要條件是在材料內部具有足夠量的礦物成分和有機物。這些礦物成分和有機物處于熔融溫度時能夠釋放氣體。在一定溫度下，出現(xiàn)一個熔融階段，材料的粘度應足夠大，足以把釋放出的氣體包裹起來。 為了達到以上條件，對材料的化學成分和礦物質成分及粒徑應有所要求，必須選擇那些具有分解和氧化的成分，以便釋放出氣體，形成適宜的膨脹，才能生產燒脹陶粒。 5.2 粉煤灰制燒脹陶粒的技術要求 粉煤灰是生產燒脹陶粒的最理想原料，因為生產燒脹陶粒需要一定量的發(fā)氣成分，而粉煤灰中的氧化鐵具有分解和還原反應而釋放二氧化碳的作用。本身除含有大量二氧化硅和氧化鋁外，還含有一部分助融成分如氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀等，同時還含有氧化鐵做發(fā)氣成分。所以在選擇粉煤灰時，除要求他必須有足夠含量的二氧化硅和氧化鋁之外，還應有較高含量的氧化鐵。另外，粉煤灰的細度應小一些，越細越好，以增加成型性能和減少粉磨電耗。 對粉煤灰中二氧化硅和氧化鋁、助熔劑氧化物、碳含量的具體要求如下。 （1）二氧化硅和氧化鋁含量 二氧化硅和氧化鋁是粉煤灰中的主要成分，可以在高溫下形成玻璃質熔體，賦予陶粒強度。其中氧化鋁應略高一些，他對燒脹陶粒的筒壓強度影響更大一些，含量越高，陶粒筒壓強度就越高，但燒結溫度也隨之提高。 適合燒成陶粒的化學組成范圍來看：二氧化硅53-79% 氧化鋁12-26%，少數(shù)地方的粉煤灰可能達不到技術要求，可以另外在配方設計時加一些調節(jié)劑來補充，如果以粘土為粘結劑，可以補充硅鋁含量。 （2）熔劑氧化物含量 熔劑氧化物如氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵等在焙燒時起助熔作用，可以降低液相生成的溫度，其含量的高低與燒成溫度、燒成溫度范圍、回轉窯的正常運轉及成品率等，均有重要關系。因此適宜的氧化物含量致關重要。 原料中的熔劑氧化物含量應為8%-12%，有些地方若達不到時，可以另外補加一些氧化鉀或氧化鈉即可，若是用粘土作粘結劑時，應注意其中的熔劑氧化物含量應與粉煤灰綜合計算。 （3）碳含量 碳在焙燒中的作用主要有三個：一是做燃料提供熱能，產生燃燒；二是在燃燒過程中發(fā)生反應，生成一氧化碳氣體，使陶粒產生膨脹；三是促進氧化鐵的還原，產生氣體，增加發(fā)氣量，因而他又是氧化鐵的發(fā)氣促進劑。 適宜的碳含量應為5-10%，可根據(jù)產品的堆積密度要求及強度要求來調節(jié)含碳量。 5.3 尾礦制陶粒技術要求 （1）尾礦成分技術要求 二氧化硅50%-80%,氧化鋁應為12%-26% 氧化物包括氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氧化鎂等總含量應為8%-12%,不足時可另加氧化鈉、氧化鉀補充。 （2）對尾礦砂粒度的要求 尾礦的粒度越小越好，要求0.08mm方孔篩篩余小于5%，所以最好選用細粉狀的尾礦。 （3）對尾礦的其他技術要求 尾礦的含水率應小于2%，含水量過大時，可采用自然晾曬或烘干的方式。尾礦的草根樹葉等雜質含量應小于1%，雜質太大時應增加除雜工藝。 6頁巖陶粒生產工藝簡述 頁巖陶粒的生產過程一般分為五個階段，生料制備、烘干、預熱、焙燒以及冷卻。頁巖原礦經(jīng)顎式破碎機破碎，破碎后過篩，選擇3mm~5mm粒徑顆粒作為生料，然后將生料送入電爐預熱，預熱完畢立刻送入已經(jīng)處于目標溫度的電阻爐中焙燒，焙燒完畢后，室溫冷卻得到陶粒。 頁巖生料的烘干、預熱、焙燒、冷卻時間及溫度選擇稱之為陶粒的焙燒制度，研究陶粒焙燒制度是陶粒焙燒研究的主要內容。陶粒制備過程中的各因素都會對陶粒的質量產生影響。 6.1 生料的制備 陶粒生產首先必須解決的是原材料加工和制粒工藝，其任務是將采集的原料，經(jīng)破碎、篩分，配料、混合制成化學成分符合要求、質量均勻的含水物料，然后通過輥壓、成球等方法制成不同粒徑的生料。生料的制備工藝很多，根據(jù)原料品種不同分為干法、塑化法、粉磨成球法和泥漿成球法。 6.2 烘干及預熱 可以采用干法工藝，破碎篩分后，不用烘干即可進入預熱階段，預熱階段溫度控制在400℃~600℃之間。此預熱階段中，溫度急劇變化會引起生料炸裂，而導致最終燒制的陶粒各項性能下降;其次是控制生料在焙燒階段產生的氣體量，因為在預熱生料階段，生料中的有機質和碳酸鹽就已開始分解揮發(fā)產生氣體，那么經(jīng)過預熱后，生料在焙燒階段產生的氣體量就會減少;再次就是為生料表層的軟化做準備。 預熱階段控制的因素是預熱溫度和預熱時間，這兩個因素都會對最終的陶粒質量產生影響，若預熱溫度過高或者預熱時間過長都會導致生料在預熱階段就已產生大量氣體，導致生料在焙燒階段因膨脹氣體不足使陶粒膨脹不佳;但是預熱不足，就會造成高溫焙燒過程中生料的炸裂，所有這些都會影響到陶粒的最終性能。在實際生產中，由于受生料的品種、陶粒最終形狀尺寸、生產窯型等因素影響，預熱溫度和預熱時間通過試驗確定。 6.3 焙燒 焙燒階段是整個陶粒焙燒過程中最關鍵的一步，它將直接影響到陶粒制品的各項性能，如果控制不當，會造成氣體壓力太大而溢出外殼形成開口氣孔，導致所燒制的陶粒強度低、吸水率高等缺點，如果焙燒溫度未達到最佳焙燒溫度，陶粒制品的膨脹倍數(shù)就會下降，表現(xiàn)密度變大。 6.4 冷卻 冷卻工藝對陶粒的質量也有較大的影響，一般認為較合理的陶粒冷卻制度是:焙燒的陶粒在通過溫度最高的膨脹帶后，可迅速冷卻到1000℃~700℃;但是從700℃到400℃時，則要求緩慢冷卻，因為迅速降溫，使陶粒內部和表面產生強大的溫度收縮應力，導致其表面出現(xiàn)網(wǎng)狀的微細裂縫，使陶粒的顆粒強度降低，但在400℃以下又可以快速的冷卻。
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